链霉菌次生代谢和形态分化调控研究进展(精)
霉菌次生代谢产物的基因调控和合成机制研究
霉菌次生代谢产物的基因调控和合成机制研究霉菌是生态系统中重要的真菌类微生物，它们通过生物合成可调控的次生代谢产物来适应环境和生态角色的需求。
这些产物包括抗菌素、彩色素、毒药等多种复杂结构的天然产物。
霉菌次生代谢产物的调控和合成机制研究对于新天然产物的发现和利用具有重要意义。
霉菌次生代谢产物的基因调控次生代谢产物的合成通常是霉菌发育后期的过程，其中包括基因的转录、翻译和后转录调控。
霉菌次生代谢产物合成的基本调控机制包括：局部控制、全局控制和踏板控制三个层次。
局部控制是指产物自身或其旁系代谢产物对基因表达的调控；全局控制是通过细胞内信号传导调节基因表达；而踏板控制是一种复杂的级联调控机制，其目的是将不同的信号综合起来对基因表达进行优化调整。
在霉菌次生代谢产物的基因调控中，有两个典型例子值得关注：第一个是异丙酸的启动子调控。
这种机制被称为……异丙酸辅助转录‟‟，它在STAT3/SREBP-1w信号通路中发挥了很重要的作用。
第二个例子是直接结合到响应元件上的转录因子，如Aspergillus parasiticus的AflR和Aspergillus nidulans的AfsA。
此外，基因组学的迅速发展加速了对霉菌次生代谢产物基因调控的研究。
基因组学密集型研究通过全基因组的分析，揭示了合成次生代谢产物的关键基因，促进了基因工程的研究进展，提高了新天然产物的开发与创新水平。
霉菌次生代谢产物的合成机制研究霉菌次生代谢产物合成机制征解的关键问题是如何合成复杂的有机分子。
次生代谢产物的生物合成通常需要多步反应，并涉及到多个酶催化和多个信号通路的调节。
因此，霉菌次生代谢产物的合成研究主要集中在研究大量同工酶的结构和功能、基因组学层面的分析以及代谢组学和蛋白质组学的研究。
同工酶结构和功能的研究涉及到霉菌合成特定次生代谢产物的基因群的分离和定位，以及每个基因的剪切、翻译和贴靶的过程。
同时也包括了多酶复合物的研究和基于遗传突变的定量组学技术。
一株链霉菌streptomyces.sp次生代谢产物研究的开题报告
一株链霉菌streptomyces.sp次生代谢产物研究的开题报告【一、研究背景】链霉菌是一类能够产生多种次生代谢产物的放线菌，在医药、农业和食品等多个领域都有着广泛的应用。
其中，链霉菌所产生的抗生素和免疫调节剂等生物碱是人类常用的药物，具有重要的医学意义。
因此，研究链霉菌次生代谢产物的结构与功能，对开发新药物和提高现有药物的疗效具有重要的意义。
【二、研究内容】本研究旨在对链霉菌Streptomyces sp.所产生的次生代谢产物进行研究，包括以下几个方面：1. 链霉菌Streptomyces sp.株系的分离与筛选：通过土壤样品的采集和处理，利用基本培养方法对链霉菌Streptomyces sp.进行筛选和分离。
2. 链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的样品制备：在得到链霉菌Streptomyces sp.菌株的基础上，采用培养、提取等方法获得其次生代谢产物的样品。
3. 链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的结构与性质表征：通过质谱、红外光谱、核磁共振等多种手段对链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的结构和性质进行表征和分析。
4. 链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的生物活性研究：通过细菌抑制、细胞毒性、抗肿瘤等多种实验手段对链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的生物活性进行研究和评价。
【三、研究意义】1. 对链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的深入研究，不仅可以提高对这一菌属的认识，还可以为后续药物研发提供重要的参考依据。
2. 通过对链霉菌Streptomyces sp.次生代谢产物的生物活性研究，可以为药物研发提供更为精准和有效的靶点。
3. 本研究还可以帮助了解链霉菌Streptomyces sp.在生态系统中的生物学行为，并推动其在农业、食品等领域的应用和发展。
链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展
文章编号：1001-8689(2020)12-1201-07链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展陈瑞琦1,2,3 梁冬梅1,2,3 刘家亨1,2,3 乔建军1,2,3 财音青格乐1,2,*( 1 天津大学化工学院，天津 300072；2 系统生物工程教育部重点实验室，天津 300072；3 天津化学化工协同创新中心合成生物学平台，天津 300072)摘要 本文以天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor )中黄色色素coelimycin 生物合成调控及开发策略的研究进展为代表，介绍了链霉菌中沉默生物合成基因簇调控激活的新进展，为链霉菌天然产物基因簇的挖掘和新次级代谢产物的发现提供研究思路。
关键词：链霉菌；次级代谢；沉默生物合成基因簇；黄色色素coelimycin ；转录调控中图分类号：R9, Q936 文献标志码：AAdvances in the regulation of Streptomyces silent biosynthetic gene clustersChen Rui-qi 1,2,3, Liang Dong-mei 1,2,3, Liu Jia-heng 1,2,3, Qiao Jian-jun 1,2,3 and Cai-yin Qing-ge-le 1,2(1 School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072; 2 Key Laboratory of Systems Bioengineering ofMinistry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072; 3 Syn Bio Research Platform, Collaborative Innovation Centerof Chemical Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)Abstract This paper takes the example of theregulation of the coelimycin biosynthesis in Streptomyces coelicolor ，and introduces the advances of activation of silent biosynthetic gene clusters in Streptomyces . It provides research ideas for the activation of Streptomyces natural product gene clusters and the discovery of new secondary metabolites.Key words Streptomyces ; Secondary metabolism; Silent biosynthetic gene clusters; Yellow pigment coelimycin ; Transcriptional regulation收稿日期：2019-12-13基金项目：国家重点研发计划资助项目(No.2017YFD0201400)作者简介：陈瑞琦，女，生于1994年，在读硕士研究生，研究方向为微生物次级代谢产物生物合成，E-mail:**********************通讯作者，E-mail:****************.cn近年来，随着耐药病原体的频繁出现和癌症等疾病发病率的逐年增长，发现和开发新药迫在眉睫。
链霉菌生物防治研究进展
链霉菌生物防治研究进展毛良居;毛赫【摘要】介绍了链霉菌的活体制剂和代谢产物在植物病害生物防治中的应用;综述了链霉菌的生防机制,包括拮抗作用、竞争作用、重寄生作用、诱导作用和抗生作用;指出了链霉菌在植物病害防治中存在的问题并提出了对策;展望了链霉菌生物防治今后的研究方向.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2017(045)001【总页数】3页(P145-147)【关键词】链霉菌;应用;生防机制;存在问题;展望【作者】毛良居;毛赫【作者单位】吉林省林业厅,吉林长春130022;吉林省林业科学研究院,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】S476在提倡绿色生态、安全生态的今天，农业生产也越来越重视无公害、无污染。
传统的化学农药防治农业灾害已不能满足当今社会加强环境保护、坚持农业可持续发展的理念，因此，寻找健康、安全、有效的农业生物灾害防治手段成为当务之急。
利用一种或一类有益生物来抑制或杀死有害生物的生物防治方法应运而生，为今后的农药工业发展提供了方向。
放线菌作为生防菌对很多病原菌有明显的拮抗效果。
随着农用抗生素的应用，作为抗生素产生菌的放线菌越来越被广泛研究。
链霉菌是高等放线菌，是种类和数量较多的放线菌之一，在防治植物病害中起重要作用。
笔者综述了链霉菌生物防治研究现状，以期为链霉菌的生防作用研究提供参考。
链霉菌的研究开始较早，但人们一直无法准确地对链霉菌进行分类，直到1943年，Waksman和Henrici才首次提出了链霉菌属[1]。
1962年数值分类法开始应用，1983年Williams等[2]对链霉菌及相关属的473个菌株的139项特征进行了测定，Kämpfer等[3]对链霉菌属和链轮丝菌属821个菌株的329个特征进行了测定。
Lechevalier等[4]在1976年又提出了化学分类研究，以化学与形态特征相结合，而随着质谱、色谱等技术的不断发展，其在分类中的应用，使得分类研究更快速、准确。
链霉菌的分子育种研究进展
链霉菌的分子育种研究进展付雯;张晓勇【摘要】大多数抗生素均是由链霉菌产生的,但随着抗生素的高剂量大面积使用,抗生素的使用寿命也随之缩短,从而使得快速选育高产量、产新抗生素的链霉菌显得尤其重要.随着基因工程技术和分子生物学手段的不断发展以及对微生物次生代谢机制的进一步了解,链霉菌的选育已由原来随机诱变筛选进入到分子育种.综述了链霉菌在提高抗生素产量和产生新抗生素方面的分子育种进展.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2010(037)009【总页数】3页(P190-191,201)【关键词】链霉菌;分子育种;DNA重组;体外分子定向进化【作者】付雯;张晓勇【作者单位】成都中医药大学基础医学院,四川,成都,611137;中国科学院成都生物研究所,四川,成都,610041【正文语种】中文【中图分类】Q939.13%S336链霉菌（Streptomyces）是放线菌（Actinomycetes）中最重要的一个属，它产生大多数的已知抗生素及其他生物活性物质[1]。
自1943年Waksman发现产生链霉素的链霉菌以来，人们一直对放线菌及其产生的抗生素与其他生物活性物质进行了不懈的研究。
1997年，Newman等报道，世界药物市场上约有46%的抗生素来自放线菌[2]。
链霉菌作为生物技术界瞩目的菌种资源，其育种和寻找新的链霉菌资源一直是活跃的领域。
传统的菌株改良主要是使用有效的化学或放射线随机诱导菌种突变以提高菌株的抗生素产量，或者用天然杂交或原生质体融合技术从突变筛选系的分支处组合预期基因以得到高产量或产新抗生素的菌株。
虽然很多传统选育方法都取得了较大成功，但这些方法到目前为止还没有令人满意的描述。
另外，这些方法主要对低产原始菌株产量的提高比较有效，而对高产菌株的进一步提高就必须采用新技术或新手段。
随着基因工程和分子生物学技术的不断发展，对链霉菌次生代谢机制有了进一步了解，链霉菌的分子育种孕育而生。
1 分子育种及其优势分子育种，也称 DNA 改组（DNA shuffling），1994 年由美国学者Stemmer正式提出[3]，即通过基因工程技术定向构建一个或多个基因的突变体，并从中筛选出能够表达目的产物的株系。
两株链霉菌新物种的多相分类及其次生代谢产物研究
两株链霉菌新物种的多相分类及其次生代谢产物研究近年来,常规土壤环境中发现新的放线菌资源的机会越来越少,而且很多的已知放线菌资源再次被发现,因此人们将放线菌资源的挖掘由常规环境逐步转移到未知或未被开发的环境放线菌资源的挖掘。
本文以罗布泊土壤来源的一株潜在放线菌新物种TRM 49605与阿拉尔排碱渠淤泥中分离得到的一株潜在的放线菌新物种TRM 46399作为研究对象,通过基因特征、形态特征、生理生化特征及化学特征的描述来对这两株放线菌进行多相分类,在确定它们分类地位的基础上,对这两株菌的次生代谢产物进行了分离、纯化及结构鉴定,并对分离得到的活性化合物进行了抑菌活性研究,以期获得具有潜在的利用价值的抗生素。
1.链霉菌新物种TRM49605与TRM46399的多相分类菌株TRM 49605最适生长温度为37℃,最适生长的pH为7-8,最适生长盐浓度为2%。
TRM49605培养物具有过氧化氢酶活性、能够使淀粉液化、能够使硝酸盐还原、具有脂肪酶活性、能够使牛奶凝固和胨化、能够产生硫化氢和黑色素,不具有脲酶、氧化酶活性、不能够使明胶液化、不能够使纤维素水解。
菌株TRM 49605全细胞水解糖类型为:半乳糖,葡萄糖,木糖和甘露糖;全细胞氨基酸类型为:LL-DAP(LL-diaminopimelic acid);该菌株细胞膜磷酸类脂类型为:PL、GL、DPG、PE、PC、PI及PIM。
主要的脂肪酸类型(>10%)为:isoC16:0(27.26%),anteiso C15:0(11.05%),C16:0(10.36%)及Summed Feature5(11.62%);该菌株主要的甲基萘醌类型为:MK-9(H6),MK-9(H4),MK-9(H8)和MK-10(H6);经测定该菌株的(G+C)mol%为71.24 mol%;DNA-DNA杂交结果为60.12%。
通过以上特征最终菌株TRM 49605被鉴定为链霉菌属的一个新的种,命名为罗中链霉菌(Streptomyces luozhongensis)。
链霉菌自动调控因子的研究进展
链 霉 菌 （ ｔｅ ｔｍ ｃｓ 中 有 一 类 自动 调 控 因 子 Ｓ ｒ ｏ ｙ ｅ） ｐ （ ｔ ｒｇ ｌｔｒ ， Ａｕｏ ｅ ｕａｏ ） 作为 胞 外信 号 分子 控制 着 链 霉 菌次 级代 谢物＿ 生或其 形态 分化 ， 的产 被称 为微生 物“ 素 ” 激 ， 有着 特殊 ２ ３ 二替代 一一 ，一 ｙ 丁酸 内酯框架 ， 因此 被称作 ｙ 一
３ Ａ ｎｈｕ ｅ ｉＫ ｙ Ｌａｂ ｒ ｔ ｙ ｏ ｏ ｎｇｅｅ ｉ ｎｄ Ｂｉ ｅ ｈｎ ｏｇ ｏ ａ ｏｒ ｆＥｃ ｅ ｉ ｒｎｇ ａ ｏｔ ｃ ｏｌ ｙ， Ｈｅ ｅ ３０ ３９） ｆ ｉ２ ０
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ７－ Ｂｕｔ ｏ ａ ｔ ｎｅ ａ ｔ ｒ ｇｕ ａ ｏｒｐ ｏｄ ｅ ｎ Ｓｔｅ ｏ ｙｒ ｌ ｃ ｏ ｕ ｏ ｅ ｌ ｔ ｒ ｕｃ ｄ ｉ ｒｐｔ ｍｙｃ ｓｉ ｏ ｍｏ ｅ ｕ ａ — ｉ ｈｔｃ ｍｐｏ ｎｄ ｅ ｓａ ｌ ｗ— ｌ ｃ ｌ ｒ ｗｅ ｇ ｏ ｕ ｃ ｔ ｏ ｌｎｇ ｓ ｃ ｄａ ｙ ｍ ｅ ａ ｏｌｓ ａ ｄ ｍｏｒ ｈｏ ｏ ｃ ｌｄｉｆ ｒ ｎｔａ ｉ ｎ ｉ ｒ ｐｔ ｍｙｃ ｓ ｏｎ ｒ ｌｉ ｅ ｏｎ ｒ ｔ ｂ ｉｍ ｎ ｐ ｌ ｇｉａ ｆｅ ｅ ｉ ｔｏ ｎ Ｓｔｅ ｏ ｅ ．Ｂａ ｅ ｎ ｍ ｉ ｒｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｓ ｄ ｏ ｎｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｄ ｆｅ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｃ一 ｉ ｈ ｉ ｉｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｈ ２ ｓｄｅ ｃ ａ ｎ，ｔ ｓ ｔ ｒ ｇ ａ ｏ ｓ ｃ ｍｉａ ｌ ｄ ｎｔｆｅ ｏ ｄ ｔ ａ ｌ ｓ ｉｉｄ ｉ ｔ ｈｒ ｅ ｈｅ ｅ ａｕ ｏ ｅ ｕｌ ｔ ｒ ｈｅ ｃ ｌｙ ｉ ｅ ｉｉｄ ｔ ａ ｅ ｃ ｎ ｂｅ ｃ ａ ｓｆｅ ｎ ｏ ｔ ｅ
链霉菌防治植物病害的研究进展
链霉菌防治植物病害的研究进展作者：易龙等来源：《江苏农业科学》2014年第03期摘要：链霉菌是一种生防菌，可用于防治多种植物病害。
本文介绍了链霉菌分类、对植物病害的生防机制，重点讨论了链霉菌提高防治植物病害的途径，提出了链霉菌应用研究中存在的主要问题，并对其进行了展望。
关键词：链霉菌；生物防治；植物病害；生防机制；研究进展中图分类号： S476.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0091-0420世纪50年代以来，化学农药在粮食生产中起着举足轻重的作用，然而化学农药的广泛应用，造成了环境污染、农药残留、破坏生态平衡及病菌产生抗药性等问题。
这促使各国政府、企业从过去单一开发化学农药，转而投入大量的人力、财力和物力开发生物农药。
近年来，越来越多的生物农药商品化，开发对人类以及环境友好的、防治效果良好的、新的植物病虫害生物防治方法一直是各国科学家研究的热门领域[1]。
链霉菌（Streptomyces）是高等放线菌，可产生多种抗生素、植物激素等活性物质，对提高植物的抗病、抗逆性能具有重要的作用，具有开发生物农药的潜力[2-3]。
国内外对链霉菌防治植物病害鲜见综述报道，本文对国内外的链霉菌防治植物病害的相关研究进行了综述，并对其发展前景进行了展望，以期进一步发挥链霉菌的生防作用，实现其代谢活性物质的高产量、工业化及开发低毒、高活性的新型物质，使其更好地为农业服务。
1 链霉菌的分类长期以来，链霉菌缺少统一的分类标准，直到1943年Waksman等才首次建立了链霉菌属[4]。
1962年，链霉菌数值分类方法得到应用，Kmpfer等用数值分类法测定了链霉菌属和链轮丝菌属821个菌株的329个特征[5]。
但后来发现链霉菌种的数量太大，而化学分类比数值分类更适合分析大量菌株，并有极高的可重复性。
Manchester等通过全细胞蛋白SDS-PAGE图谱分析，快速、准确地对大量链霉菌菌株进行了分类[6]。
链霉菌的研究概况
链霉菌的研究概况海南大学课程论文题目名称：链霉菌的研究概况学院：专业班级：姓名：学号：评阅意见评阅成绩评阅教师：2014年11 月22 日链霉菌的研究概况（工作单位，姓名）摘要链霉菌(Streptomyces)属于链霉菌属，是高等的放线菌。
链霉菌是一类革兰氏阳性细菌，是一种没有细胞核的原核生物,共约1000多种，其中包括和很多不同的种别和变种。
它主要生长在含水量较低、通气较好的土壤中，一些链霉菌也可见于淡水和海洋。
由于许多链霉菌产生抗生素的巨大经济价值和医学意义，对这类放线菌已做了大量研究工作。
研究表明，抗生素主要由放线菌产生，而其中90%又由链霉菌产生，著名的、常用的抗生素如链霉素、土霉素，抗真菌的制霉菌素，抗结核的卡那霉素，能有效防治水稻纹枯的井冈霉素等，都是链霉菌的次生代谢产物。
有的链霉菌能产生一种以上的抗生素，有化学上，它们常常互不相关；可是，从全世界许多不同地区发现的不同种别，却可能产生同抗生素；改变链霉菌的营养，可能导致抗生素性质的改变。
这些菌一般能抵抗自身所产生的抗生素，而对其他链霉菌产生的抗生素可能敏感。
金黄垂直链霉菌作为链霉菌的一种，它能拮抗多种真菌和细菌，且对香蕉枯萎病的防治效果好，因此，该链霉菌在植物病害的生物防治领域广阔的应用前景。
关键词：链霉菌应用发展第一章绪论1.1综述链霉菌有发育良好的分枝菌丝，菌丝无横隔，分化为营养菌丝、气生菌丝、65孢子丝。
营养菌丝又名基内菌丝，色浅，较细，具有吸收营养和排泄代谢废物的功能；气生菌丝是颜色较深，直径较粗的分枝菌丝；气生菌丝成熟分化成孢子丝，孢子丝再形成分生孢子。
孢子丝和孢子的形态、颜色因种而异，是分种的主要识别性状之一。
已报道的有千余种，主要分布于土壤中。
已知放线菌所产抗生素的90%由链霉菌属属产生。
其中链霉菌属的基内菌丝多分枝，常产生各种水溶性或脂溶性色素，本属种数最多，因许多种是抗生素的产生菌而且产生抗生素的种类最多而著名（如链霉素等）。
链霉菌次级代谢机制
链霉菌次级代谢机制
链霉菌是著名的土壤菌中一种广泛存在并拥有广泛生物应用的微生物，特别是链霉菌的次级代谢产物，包括抗生素、抑制剂和肽类等，对人
类医学和农业有着广泛的应用。
链霉菌次级代谢机制主要可以分为三个过程：启动、调控和合成。
启
动阶段是指链霉菌次级代谢产物的生合成起始过程，其通过灵活的信
号分子和酶系统完成调控。
在这个过程中，链霉菌需要依靠多个自身
基因的表达与调控，其中包括激素、蛋白质、酶以及控制基因的信号
分子等。
在调控阶段，链霉菌次级代谢产物的合成过程，受到多个外部生物因
素的影响，例如链霉菌所在的环境和其他微生物。
此外，只有在特定
的条件下，链霉菌的次级代谢机制才会启动。
这是由激活剂和调控基
因（如接受器和反应器）的作用决定的。
合成阶段是指链霉菌次级代谢产物的合成过程，此过程需要多种酶与
信号分子的合作完成。
合成过程需要通过不断合成分子的方式，对分
子进行改组和分子合成，从而形成链霉菌次级代谢产物。
此外，在合
成过程中还存在一些额外的化学反应，例如脱氢作用、羧化作用、甲
基化等。
综上所述，链霉菌次级代谢机制是由启动、调控和合成三个过程组成的。
通过灵活的基因表达与信号分子调控，链霉菌可以释放多种有益的次级代谢产物，对人类医学和农业提供重要帮助。
随着我们对链霉菌次级代谢机制的深入了解，相信将有更多的次级代谢产物被发现，从而为人类社会带来更大的福祉。
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2009年 11月第 28卷第 11期绵阳师范学院学报 Journal of M ianyang Nor mal University Nov . 2009Vol . 28 No . 11收稿日期 :2009204205作者简介 :杨红文 (1975- , 男 , 讲师 , 博士 , 主要研究方向 :链霉菌分子生物学 , 动物功能基因组学及中草药饲料添加剂。
链霉菌次生代谢和形态分化调控研究进展杨红文 1, 2, 程彦伟 3, 张敬虎 1(1. 漳州师范学院生物系 , 福建漳州 363000; 2. 华中农业大学农业微生物国家重点实验室 , 湖北武汉 430070;3. 洛阳师范学院生命科学系 , 河南洛阳 471022摘要 :链霉菌以其复杂的形态结构、发育分化周期、众多的次级代谢产物及代谢调控网络而在基础理论研究和应用研究方面备受关注 , 成为生命科学的研究热点之一。
文章在此对灰色链霉菌、天蓝色链霉菌、阿维链霉菌等几种常见链霉菌的形态分化和次生代谢调控研究进展加以综述 , 主要包括 A 因子级联 ld A 、双组分系统、 sig ma 因子等调控级联 , 。
关键词 :链霉菌 ; 形态分化 ; 次生代谢 ; 双组分系统 ; ma 中图分类号 :S8文献标识码 :A 文章编号 :( 11链霉菌以其产生众多的次生代谢产物而备受关注 , 包括大部分抗生素 (2/3 和酶抑制剂、免疫调节剂等天然产物 , 常见的抗生素有阿维链霉菌 (S trepto m yces . m (aver mectin 类农药兽药、弗氏链霉菌 (S. fradiae 产生的泰乐菌素 (tyl osin 等 , , 将有利于通过基因工程手段研发抗生素高产菌株和开发新型高效安全 , 以及相应建立起来的生理模型和数学模型 , 链霉菌次生代谢和形态分化调控网络的研究也将获得飞跃发展 , 对其它抗生素产生菌的调控机制研究也有重要参考意义。
链霉菌还具有复杂的多细胞形态分化发育周期。
主要包括孢子萌发出芽管、形成基内菌丝、产生白色气生菌丝、气生菌丝末端分化为系列的单倍体孢子。
形态分化和次生代谢发生在时间上有强相关性 , 在细胞内的各自基因的表达调控上更是密不可分 , 这与链霉菌巨大的基因组和复杂的表达调控网络有关 , 链霉菌的基因组大小多在数 Mb 以上 , 如 2001年完成测序的天蓝色链霉菌 A3(2 (S. coelicolor 基因组大小为 8, 667, 507bp, 2003年完成测序的阿维链霉菌 (S. aver m itilis 基因组大小为 9, 025, 608bp, 均大于所有的其它细菌基因组 , 而其基因数量 (约 7000以上与真核生物的酵母 (6000 和人类 (31000 相差不大 , 这些都为链霉菌适应复杂多变的环境和其复杂的形态分化、次生代谢调控提供了充足的遗传信息 , 全基因组序列的破译及后续的蛋白质组学研究也为深入研究链霉菌复杂调控网络提供了可能性。
本文对近年来链霉菌形态分化和次生代谢调控方面的研究加以综述 , 希望能对链霉菌次生代谢和形态分化的基础研究及研发新型高产抗生素药物有所裨益。
1抗生素合成的途径专一性调控111链霉菌抗生素合成基因簇链霉菌的抗生素合成基因大多以簇形式位于基因组上 , 而在抗生素合成基因簇两侧附近则有该种抗生素合成的调控基因。
天蓝色链霉菌 (S. coelicolor 的四种抗生素合成调控基因都位于它们合成簇附近 :放线紫红素 (actinorhodin 合成基因簇(act 和其正调控基因 actII -ORF4; 十一烷基灵菌红素 (undecyl p r odigi osin 合成基因簇 (red 和其正调控基因 redD ; 次甲基霉素 (methylenomycin 合成基因簇 (mmy 和其负调控基因 mm yR ; 钙依赖抗生素 (Ca2+-dependent antibi otic, CDA 合成基因簇(cda 和其正调控基因 cdaR 。
灰色链霉菌 (S. griseus V 中链霉素 (Str 合成正调控基因 str R 也在其合成簇的附近 , 而阿维链霉菌 (S. aver m itilis 中阿维菌素 (avr 的合成正调控基因 aveR 则位于其合成簇的前端。
与抗生素合成的专一调控基因在合成簇附近不同 , 抗生素合成的全局性调控基因和形态分化相关的调控基因和抗生素合成簇的位置关系则没有规律性 , 或远或近 , 如 adp A, bldA 等等。
112抗生素合成的途径专一性调控通过基因敲除和位于高拷贝质粒上增强表达等手段确定了某些抗生素合成的专一性调控基因及其调控性质 , 这些专一性调控基因往往是各种全局性调控因子调控具体抗生素合成的必经途径。
11211天蓝色链霉菌抗生素合成的途径专一性调控天蓝色链霉菌 (S. coelicolor 中放线紫红素 (Act 的合成受其途径专一性正调控基因 actII -OR F 4的作用。
actII -OR F 4对变铅青链霉菌 (S. lividans 中的 Act 合成也有作用 , 将位于高拷贝质粒上的 actII -OR F 4导入变铅青链霉菌 (S. lividans 可使后者在液体培养中由不合成 Act 转为可合成 [1]。
actII -ORF 4还可以介导其它调控因素对 Act 合成的专一性调控。
天蓝色链霉菌中 atr A 通过 actII -OR F 4调控Act 合成 , 其破坏子的 actII -ORF 4转录量和 A ct 产量都降低 , 而不影响 Red 和CDA 的产量。
B ld 因子中的 B ldC 作为 DNA 结合因子也通过维持 actII -ORF 4的转录参与 Act 的合成调控 , 其缺失体不能合成 Act, 但可以合成 Red, 同时在完全培养基 (C M 上气生菌丝形成严重推迟 [2]。
S -腺苷甲硫氨酸 (S AM 也通过促进 actII -ORF 4转录参与对 act 的合成调控 , 编码 S AM 的 m etK 的多拷贝形式或其高表达或外加 S AM 可促进天蓝色链霉菌中 actII -ORF 4的表达并增加 act 的产量 , 同时抑制了形态分化。
S AM 也可刺激灰色链霉菌 (S. griseus 高产链霉素 , 可能也是通过促进链霉素合成的专一性正调控基因 str R 的转录进行的 [3]。
但在 S. lividans TK 23中 S AM 除了促进 actII -ORF 4转录刺激 Act 产量外 , 还抑制产孢和气生菌丝的形成 [4]。
另外在 S. lividans 中催化 ATP 和 ADP 相互转化的 ppk 突变体促进 actII -ORF 4的转录并刺激 Act 产量 , 可能与 Ppk 催化产生的 Pi 抑制 actII -ORF 4表达有关 , 同时 Ppk 突变体还以相同的机制抑制促进 Red D 和 C DAR 的表达 , 进而分别刺激 Red 和 CDA 的产量 [5]。
与天蓝色链霉菌中大多数抗生素调控基因为正调控不同 , 次甲基霉素 (mmy 调控基因 mm yR 为负调控基因 , 其敲除可引起次甲基霉素的高产。
11212其它链霉菌的途径专一性调控在阿维链霉菌 (S. aver m itilis 中 , 阿维菌素 (avr 成。
正调控的例子是 :aveR 的Tn4560转座突变株 , 阻断了 avr [6], 其插入突变缺失株的聚酮合成酶基因 ave A 3不再转录 , , 说明 aveR 为阿维链霉菌中阿维菌素合成的途径专一性正调控基因 [7]; , 构建 aveR 1/aveR 2和 aveR 2基因失活株 , 提高 avr 产量 3. 1-3. 4倍 (wall, (S . A patent 。
可能 aveR 本质上是作为双组分系统调控 avr 合成的 , 在弗氏链霉菌 ( 中 , (osin 的合成受其正调控基因 tyl R 的作用 , 而 tylR 表达又由其上游正调控基因tylS 作用 , tyl osin tyl R 和 tylS 表达的增强 [8]。
而 tyl S 表达又受其上游的负调控基因 tylP 的抑制 , tylP 超量表达时 , tyl S , 同时伴随 tyl osin 合成的阻断 ; tylP 也负调控形态分化 , 其缺失体在固体培养时产孢提前 , 而在液体培养时产生超长菌丝体 , 结构分析表明其为A 因子受体类的基因 , tylP 负调控自身的表达 , 可抑制从其启动子开始的报告基因的转录 [9]。
在圈卷产色链霉菌 (S. ansochro m ogenes 中 , 尼克霉素 (nikkomycin 的合成调控受 sanU 、 sanV 、 sanG 等的正调控 , 将处于质粒上的 sanU 、 sanV 转入野生型圈卷产色链霉菌使 sanU 、 sanV 转录量提高20%, 同时提高尼克霉素产量 18%[10]; sanG 缺失体不再合成尼克霉素 , 同时产孢减少 , 而染色体上整合一拷贝 sanG 可使之恢复到野生型 , 多拷贝 sanG 的导入则增加了尼克霉素的产量 [11]。
尼克霉素调控基因中还有特定种类尼克霉素的正调控基因 , 如 sanO 专一正调控 nikkomycin X 的合成 ,其缺失体不再合成 nikkomycin X, 但 nikkomycin Z 的合成不受影响 , 同时nikkomycin X 合成可为 sanO 的基因回补而恢复 [12]。
A 因子受体类因子也参与尼克霉素的合成调控 , sabR 即是其中之一 , 其缺失体在葡萄糖和甘油碳源的液体培养中推迟了尼克霉素的合成 , 在它们碳源的固体培养中却提前了产孢 , 但对甘露醇碳源培养的尼克霉素合成和产孢则没有影响 , 说明 SabR 是一种碳源依赖性的多效性A 因子受体类调控因子 [13]。
带小棒链霉菌 (S. clavuligerus 可以合成头孢霉素 (Cepha myci C 和棒酸(Clavulanic acid 两种次生代谢产物 , lat 基因编码头孢霉素 C 合成第一基因赖氨酸ε-转氨酶 , 其缺失体头孢霉素 C 产量显著降低 , 而另一次生代谢产物棒酸的产量则提高11%到 29%[14]。
在诺尔斯氏链霉菌 (S. noursei ATCC 11455中 , 制霉菌素 (nystatin 的合成调控基因簇有 7个启动子 , 上游调控基因 nysR I 、 nysR II 、 nysR III 和 nysR I V 以级联方式通过结合这些启动子间接调控制霉菌素的合成 , 它们的缺失体可以分别影响不同的启动子活性并互相补充 , 进而影响位于这些启动子后的报告基因 xylE 的转录 [15]。